機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計帶式運(yùn)輸上的單級直齒圓柱齒輪減速器

湖南工學(xué)院 說明書 機(jī)械設(shè)計制造 專業(yè) 二零零五 級 機(jī)制0506 班 題 目 帶式運(yùn)輸上的單級直齒圓柱齒輪減速器 姓 名 陳亞夫 指導(dǎo)教師 任芝蘭 職稱 講師 2007年01月6日 課程設(shè)計評語： 課程設(shè)計答辯負(fù)責(zé)人簽字 年 月 日 目 錄 一、設(shè)計任務(wù)書 二、傳動方案的擬訂 三、電動機(jī)的選擇 四、傳動裝置傳動比的分配 五、計算傳動裝置的運(yùn)動和運(yùn)動參數(shù) 六、普通V帶的設(shè)計計算 七、齒輪的設(shè)計計算 八、傳動軸的設(shè)計計算 九、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 十、鍵連接的選擇 十一、滾動軸承的設(shè)計計算 十二、潤滑與密封 十三、聯(lián)軸器的選擇 十四、設(shè)計小結(jié) 附錄：參考資料目錄 一、 設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計一臺帶式運(yùn)輸機(jī)中使用的單級直齒圓柱齒輪減速器 1、 原始數(shù)據(jù)： 運(yùn)輸帶拉力F（KN） 2.5 運(yùn)輸帶工作速度V（m/s） 1.6 卷筒直徑D（mm） 430 2、 工作條件：運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作,單向運(yùn)轉(zhuǎn)載荷變化不大，空載啟動。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限5年，一班制工作，卷筒不包括其軸承效率為97%，運(yùn)輸帶允許速度誤差為5%。一班制。 3、 設(shè)計任務(wù)：1）、裝配圖一張（一號圖紙）， 軸零件圖一張和齒輪零件圖一張（2-3號圖紙） 2）、設(shè)計說明書一份（8000字以上） 4、設(shè)計內(nèi)容：1）、機(jī)械系統(tǒng)總體傳動方案的分析和擬訂： 2）、電動機(jī)的選擇與傳動裝置運(yùn)動參數(shù)的計算； 3）、傳動件（齒輪、帶輪）等的計算； 4）、軸的設(shè)計； 5）、軸承及其組合部件設(shè)計； 6）、鍵連接和聯(lián)軸器的選擇； 7）、潤滑設(shè)計； 8）、箱體、機(jī)架等零件設(shè)計； 9）、有關(guān)附件的設(shè)計（油標(biāo)、透視窗口）等； 10）、裝配圖與零件圖設(shè)計及繪圖 5、設(shè)計進(jìn)度：1）、設(shè)計準(zhǔn)備，擬定傳動方案，傳動比分配等（1天） 2）、強(qiáng)度校核；（軸、齒輪） （1天） 3）、其它結(jié)構(gòu)設(shè)計 （0.5天） 4）、編寫使用說明書（1天） 5）、繪制裝配圖（3天） 6）、繪制零件圖（1天） 二、 傳動方案的擬定 根據(jù)設(shè)計要求擬定下圖所示為本次設(shè)計的傳動方案： 三、電動機(jī)的選擇 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 1．選擇電動機(jī)的類型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型 2．選擇電動機(jī)的容量 根據(jù)原始數(shù)據(jù)，運(yùn)輸帶拉力F和運(yùn)輸帶速度V，可得運(yùn)輸帶所需功率 P卷筒 = FV=2.51.6=4.0KW。 電動機(jī)的所需的工作功率 Pd=KW 由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為 ηa=η1η22η3η4η5 取η1=0.97, η2=0.98(滾子軸承)，η3=0.97（齒輪精度為8級，不包括軸承效果），η4=0.99（齒輪聯(lián)軸器），η5=0.97，則 ηa=0.970.9830.970.990.97=0.83 所以Pd== 5KW 3．確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 n = 代入數(shù)據(jù)得：n = 71.1 r/min 查表得傳動比的合理范圍，取V帶傳動的傳動比i1’=2～4，單級圓柱齒輪減速器傳動比i2’=3～6，則總傳動比合理范圍為ia’=6～24,故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 nd’= ia’n = (6～24)71.1=426.6～1706.4 r/min 查機(jī)械設(shè)計手冊（軟件版R2.0，出版：機(jī)械工業(yè)出版社）得符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min和1500r/min 這三種。 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計手冊查出有三種適用的電動機(jī)型號，因此有三種傳動比方案，如下表: 方案 電動機(jī) 型號 額定功率 電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min 電動機(jī)重量 傳動裝置的傳動比 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動比 V帶傳動 減速器 1 Y160M2-8 5.5kW 750 720 125 11 2.2 5 2 Y132M2-6 5.5kW 1000 960 85 14.74 2.8 5.264 3 Y132S-4 5.5kW 1500 1440 68 22.11 3.8 5.82 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量和帶傳動、減速器的傳動比，可見方案2比較適合。因此選定電動機(jī)型號為Y132M2-6，其主要性能如下表: 型號 額定功率 kW 滿 載 時 起動電流 額定電流 起動轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速r/min 電流(380V時) A 效率 % 功率因素 Y132M2-6 5.5 960 6.5 85.3 0.78 6.5 2 2 電動機(jī)主要外形和安裝尺寸如下圖: 式中：η1、η2、η3、η4、η5分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器、卷筒的傳動效率。 所查表為機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書第7頁表1 常見機(jī)械傳動的主要性能。 此為電動機(jī)外型尺寸及安裝孔位置尺寸圖。 此為電動機(jī)轉(zhuǎn)軸及鍵剖面尺寸圖。 四、傳動裝置傳動比的分配 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 因選定的電動機(jī)型號為Y132M2-6，滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n=71.1r/min，可得傳動裝置總傳動比為： ia==13.5 總傳動比為各級傳動比i1、i2、i3…in的乘積，即 ia = i1i2i3…in 因此分配傳動裝置傳動比利時ia = i0i 為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取i0 = 2.5（實(shí)際的傳動比要在設(shè)計V帶傳動時，由所選大、小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計算），則減速器的傳動比為： i = =5.40 式中i0、i分別為帶傳動和減速器的傳動比。 五、計算傳動裝置的運(yùn)動和運(yùn)動參數(shù) 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 為進(jìn)行傳動件的設(shè)計計算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。如將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸、Ⅱ軸……，以及 i0,i1，…為相鄰兩軸間的傳動比； η01，η12，…為相鄰兩軸間的傳動效率； P1，P2，…為各軸間的輸入功率（kW）； T1，T2，…為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）; N1，n2，…為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）, 按電動機(jī)軸至卷筒運(yùn)動傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)。 1．各軸轉(zhuǎn)速 電動機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速 n = 960r/min Ⅰ軸轉(zhuǎn)速 n1 = =384r/min Ⅱ軸轉(zhuǎn)速 n2 = =71.1r/min 卷筒軸轉(zhuǎn)速 n3 = 71.1r/min 2．各軸輸入功率 電動機(jī) Pd = 5kW Ⅰ軸 P1 = Pdη01=4.630.95=4.85kW Ⅱ軸 P2 = P1η12=P1η2η3=4.850.980.97=4.61kW 卷筒軸 P3 = P2η22η4=4.610.980.97=4.38kW Ⅰ、Ⅱ軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.98， Ⅰ軸輸出功率為： P1’= P10.98=4.850.98=4.75kW， Ⅱ軸輸出功率為： P2’=P20.98=4.610.98=4.51kW。 3．各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出轉(zhuǎn)矩 Td = 9550=49.74Nm Ⅰ軸輸入轉(zhuǎn)矩 T1 = Tdi0η1=120.61 Nm Ⅱ軸輸入轉(zhuǎn)矩 T2 = T1i1η2η3=619.12 Nm 卷筒輸入轉(zhuǎn)矩 T3 = T2η22η4=588.66Nm Ⅰ、Ⅱ軸的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98，Ⅰ軸輸出轉(zhuǎn)矩為 T1’= T10.98=107.2 Nm，Ⅱ軸輸出轉(zhuǎn)矩為T2’=T20.98=550.35Nm。 運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表： 軸 名 效率 P(kW) 轉(zhuǎn)矩 T(Nm) 轉(zhuǎn)速n r/min 傳動比 i 效 率 η 輸 入 輸 出 輸 入 輸 出 電動機(jī)軸 5 49.74 960 2.5 0.97 Ⅰ軸 4.85 4.75 109.4 120.61 384 1.00 1 Ⅱ軸 4.61 4.51 619.12 606.74 77.34 卷筒軸 4.43 588.66 77.34 Ⅰ軸為主動齒輪軸，Ⅱ軸為從動齒輪軸。 六、普通V帶的設(shè)計計算 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 1．選擇普通V帶型號 查表得KA = 1.1，可得 Pc = KAP=1.15=5.5kW。 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第134頁圖9-7可知應(yīng)選用A型V帶。 2．確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1和d2 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第132頁表9-2取d1 = 118mm，可得 d2 = n1d1(1-ε)/n2 = id1(1-ε)=2.5118(1-0.01)=292.05mm 取d2 = 300mm 3．驗(yàn)算帶速 由帶速公式得： υ=5.9m/s V值介于5～25m/s范圍內(nèi)，所以合適。 4．確定帶長和中心距α 由帶長公式可得 0.7(d1+d2)≤α0≤2(d1+d2) 0.7(118+300)≤α0≤2(118+300) 所以有 292.6≤α0≤836。 初定中心距α0=700mm，由帶長公式得帶長 L0 = 2α0++ 代入數(shù)據(jù)得：L0 = 2086.10mm 查表選用Ld = 2000mm,由公式得實(shí)際中心距 α=α0+（Ld-L0）/2 代入數(shù)據(jù)得：α=660mm 5．驗(yàn)算小帶輪上的包角α1 由包角公式得 α1 = 180- 57.3 代入數(shù)據(jù)α1 =164.34>120,合適。 6．確定帶的根數(shù) 由帶的根數(shù)計算公式得 z = 查表得P0 =1.39kW，ΔP0 = 0.15kW；Kα= 0.98；KL = 1.03, 所以 Z =2.12。 取5根。 7．計算軸上的壓力 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第132頁表9-1得q = 0.1kg/m，故可得初壓力 F0 = +qυ2 = 147.97N。 得作用于軸上的壓力為 FQ = ==1240N。 8．帶輪的設(shè)計 通過前面計算得知小帶輪直徑為118mm，大帶輪直徑為300mm，故小帶輪結(jié)構(gòu)采用實(shí)心式，大帶輪結(jié)構(gòu)采用輻板式。采用HT150鑄鐵制造，表面調(diào)質(zhì)處理。 大帶輪尺寸圖 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第134頁表9-5 工作情況系數(shù)KA。 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第132頁表9-3 普通V帶的基準(zhǔn)長度系列Ld及長度系數(shù)KL。 所查表分別為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第133頁表9-4，第136頁表9-6，第136頁表9-7，第132頁表9-3。 七、齒輪的設(shè)計計算 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 1．選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。 根據(jù)所選擇傳動方案，選用閉式直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動。 大、小齒輪均選軟齒面。小齒輪的材料選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為300HBS，大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。二者硬度差為50HBS。 齒輪精度初選8級。 2．初步選取主要參數(shù) 取z1 =24，z2 =iz1=2.524=60, 取ψa =0.5，則ψd =0.5(i+1)ψa=0.875，符合所查表范圍。 3．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算 按下面公式計算小輪分度圓直徑 d1 ≥ 確定各參數(shù)值： 1）載荷系數(shù) 查表取K=1.2； 2）小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 T1 =9.55106=9.55106=120618Nmm； 3）材料彈性影響系數(shù) 查表得 ZΕ=189.8； 4）區(qū)域系數(shù) ZH =2.5； 5）重合度系數(shù) 因εt =1.88-3.2=1.88-3.2=1.69， Zε===0.87； 6）許用應(yīng)力 查圖得σHlim1=770MPa, σHlim2=610MPa，查表，按一般可靠要求取SH=1,則 [σH]1 ===770MPa， [σH]2 ===610MPa, 取兩式計算中的較小值，即[σH]=610MPa； 于是 d1 ≥ =mm =59.62mm。 4．確定模數(shù) 計算模數(shù) m=≥=2.48 取標(biāo)準(zhǔn)值 m=2.5mm.(查表6-1) 5．按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算 按彎曲疲勞強(qiáng)度公式校核 式中：1）小輪分度圓直徑 d1 =mz1 =2.524mm=72mm； 2）齒輪嚙合寬度 b=ψdd1 =0.87560mm=52.5mm； 3）復(fù)合齒形系數(shù) 查圖得YFS1 =4.25，YFS2 =3.98； 4）重合度系數(shù) Yε=0.25+=0.69； 5）許用應(yīng)力 查圖得σFlim1 =310MPa，σFlim2 =240MPa, 查表，取SF =1.25, 則 ； 6）計算大、小齒輪的并進(jìn)行比較： 于是: =100.43< 故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。 6．幾何尺寸計算： d1 = mz1 =2.524mm=60mm； d2 = mz2 =2.560mm=150mm； 為了繪圖和制造方便取 d2 = 105 126mm； 為了利于制造和測量取 =330 b = 52.5mm； 取 b2 = 55mm； b1 = b2 +(5～10)mm，取b1 = 60mm。 7．驗(yàn)算初選精度等級是否合適 齒輪圓周速度 : 查表可知選擇8級精度合適。 8．結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 見齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第79頁表6-9 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第75頁表6-6 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第76頁表6-7 所查圖為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第77頁圖6-21,所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第78頁表6-8 所查圖為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第77頁圖6-20 所查圖為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第78頁圖6-22(a) 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第73頁表6-5 八、傳動軸的設(shè)計計 算 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 Ⅰ、低速軸設(shè)計 1．?dāng)M定軸上零件的裝配方案 如下圖：齒輪3，套筒4，右端軸承5，軸承端蓋8，聯(lián)軸器7，軸端擋圈11依次從軸的右端向左端安裝，而左端只安裝軸承1及其端蓋。 2．確定軸上零件的定位和固定方式 如上圖：軸上零件的軸向定位與固定用軸肩，套筒等來實(shí)現(xiàn)，零件的周向定位和固定用鍵來實(shí)現(xiàn)，以防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動，保證其準(zhǔn)確的工作位置。 3．按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選45號鋼，輸入功率P=4.61kW；輸出軸轉(zhuǎn)速n=77.34r/min。 可得 4．根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度和直徑（參見上圖） 1）從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器處有一鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%，取φ30mm，根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT = 1.39.551064.61/77.34=7.4105Nmm，查機(jī)械設(shè)計手冊中標(biāo)準(zhǔn)GB/T5015-1985，選用HL4型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為l1 =84mm，軸段長L1=82mm； 2）右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段直徑取φ60mm，根據(jù)軸承蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離為15mm，故取該段長L2 =54mm； 3）右起第三段，該段裝滾動軸承，因?yàn)檩S承僅有徑向力，選用深溝球軸承6212，其尺寸為dDB=65mm120mm23mm，該段直徑為φ65mm，長度為L3 =軸承寬+（0.08～0.1）a +(10～20)mm，取L3 =45mm； 4）右起第四段，該段裝有齒輪，直徑取φ70mm，齒輪寬b =80mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4 = 78mm； 5）右起的第五段，考慮齒輪的軸向定位，需要有定位軸肩，取軸肩直徑為φ80mm，長度為L5 =10mm； 6）右起第六段，該段為滾動軸承的定位肩軸，其直徑應(yīng)小于滾動軸承內(nèi)圈外徑，取φ72mm，長度L6 =10mm； 7）右起第七段，該段為滾動軸承安裝外，取軸徑φ65mm，長度L7 =23mm； 5．求齒輪上作用力的大小、方向 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2 =9.551064.8/38.4=120000Nm 圓周力： N； 徑向力： N； 軸向力： N； Ft2,Fr2,Fa2的方向如下圖所示。 6．軸承的支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立如下圖所示力學(xué)模型。 水平面的支反力： RA =RB =Ft2/2=800 N； 垂直面的支反力： RA’=（-Fa2d2/2+Fr262）/124 = 19N.m RB’=（Fa2d2/2+Fr262）/124 = 426N.m 7．畫彎矩圖 齒輪鍵槽剖面處的彎矩： 水平面彎矩： Mc =RA62=49.60Nm, 垂直面的彎矩：MC1’ = RA’62=11.78Nm, MC2’= 18.053Nm 合成彎矩: MC1 =Nm. MC2 = 52.78Nm 8．畫轉(zhuǎn)矩圖 T =Ft2d2/2=120Nm. 9．畫當(dāng)量彎矩圖 因軸是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，a=0.6。 可得齒輪鍵槽剖面處的當(dāng)量彎矩： 89.72Nm。 10．判斷危險截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 1）齒輪鍵槽剖面處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以此剖面為危險截面。 已知Mec2 =720.266Nm，查表得[σ-1]=60MPa, σe = Me/W = Me/0.1d3 = 2.1MPa<[σ-1]。 2）半聯(lián)軸器鍵槽處直徑較小，故該面也為危險截面： MD =72Nm, σD = MD/W = MD/0.1d3 = 43.29MPa<[σ-1], 故確定的尺寸是安全的。 11．繪制軸的工作圖 見軸工作圖。 Ⅱ、高速軸設(shè)計 1．?dāng)M定軸上零件的裝配方案 如下圖：齒輪3，套筒4，右端軸承5，軸承端蓋8，帶輪7依次從軸的右端向左端安裝，而左端只安裝軸承1及其端蓋。 2．確定軸上零件的定位和固定方式 如下圖：軸上零件的軸向定位與固定用軸肩，套筒等來實(shí)現(xiàn)，零件的周向定位和固定用鍵來實(shí)現(xiàn)，以防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動，保證其準(zhǔn)確的工作位置。 3．按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選45號鋼，輸入功率P=4.85kW；輸出軸轉(zhuǎn)速n=384r/min。 可得 4．根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度和直徑（參見上圖） 1）從帶輪開始右起第一段，由于帶輪處有一鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%，取φ30mm，根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT = 1.19.551064.85/384=1.37105Nmm，查機(jī)械設(shè)計手冊取軸段長L1 =50； 2）右起第二段，考慮帶輪的軸向定位要求，該段直徑取φ30mm，根據(jù)軸承蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離為20mm，故取該段長L2 =30mm； 3）右起第三段，該段裝滾動軸承，因?yàn)檩S承僅有徑向力，選用深溝球軸承6208，其尺寸為dDB=40mm80mm18mm，長度為L3 =軸承寬+（0.08～0.1）a +(10～20)mm，取L3 =46mm； 4）右起第四段，該段裝有齒輪，直徑取φ45mm，齒輪寬b =75mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4 = 72mm； 5）右起的第五段，考慮齒輪的軸向定位，需要有定位軸肩，取軸肩直徑為φ55mm，長度為L5 =10mm； 6）右起第六段，該段為滾動軸承的定位肩軸，其直徑應(yīng)小于滾動軸承內(nèi)圈外徑，取φ50mm，長度L6 =8mm； 7）右起第七段，該段為滾動軸承安裝外，取軸徑φ40mm，長度L7 =18mm； 5．求齒輪上作用力的大小、方向 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =9.551064.85/384=120000Nm 圓周力： N； 徑向力： N； 軸向力： N； Ft2,Fr2,Fa2的方向如下圖所示。 6．軸承的支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立如下圖所示力學(xué)模型。 水平面的支反力： RA =RB =Ft1/2=2000 N； 垂直面的支反力： RA’=RB’=（Fa1d1/2+Fr160）/120 = 727.94N。 7．畫彎矩圖 齒輪鍵槽剖面處的彎矩： 水平面彎矩： Mc =RA60=120Nm, 垂直面的彎矩： MC1’= MC2’=RA’60=43.676Nm, 合成彎矩: MC1 = MC2 =Nm. 8．畫轉(zhuǎn)矩圖 T =Ft1d1/2=120Nm. 9．畫當(dāng)量彎矩圖 因軸是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，a=0.6。 可得齒輪鍵槽剖面處的當(dāng)量彎矩： 146.59Nm。 10．判斷危險截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 1）齒輪鍵槽剖面處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以此剖面為危險截面。 已知Mec1 =146.59Nm，查表得[σ-1]=55MPa, σe = Me/W = Me/0.1d3 =146.59103/(0.1453)=16.09MPa<[σ-1]。 2）帶輪鍵槽處直徑較小，故該面也為危險截面： MD = 0.6120=72Nm, σD = MD/W = MD/0.1d3 = 72103/(0.1303)= 26.66MPa<[σ-1], 故確定的尺寸是安全的。 11．繪制軸的工作圖，見軸工作圖。 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第205頁表13-2取C值為120 所選軸承尺寸查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第178頁表11-5所得 因所用齒輪為直齒圓柱齒輪，所以分度圓螺旋角β=0 A點(diǎn)為右端軸承中心，C點(diǎn)為齒輪中心，B點(diǎn)為右端軸承中心，D點(diǎn)為聯(lián)軸器段中心 所查表在機(jī)械設(shè)計 基礎(chǔ)第200頁表13-1 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第205頁表13-2取C值為120 所選軸承尺寸查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第178頁表11-5所得 因所用齒輪為直齒圓柱齒輪，所以分度圓螺旋角β=0 A點(diǎn)為右端軸承中心，C點(diǎn)為齒輪中心，B點(diǎn)為右端軸承中心，D點(diǎn)為帶輪輪轂中心 九、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 本箱體采用灰鑄鐵制造?；诣T鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓靠近軸承座孔。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座采用兩縱向長條形加工基面。 根據(jù)所設(shè)計齒輪及軸的尺寸，初步確定減速箱的箱體尺寸為：長寬高 = 540mm372.5mm440mm，其余各尺寸如下表： 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸 名 稱 符 號 減速器形式及尺寸 mm 機(jī) 座 壁 厚 δ 0．025a + 1，因其小于8，故取其為8 機(jī) 蓋 壁 厚 δ1 0．02a + 1，因其小于8，故取其為8 機(jī)座凸緣厚度 b 1.5δ = 12 機(jī)蓋凸緣厚度 b1 1.5δ1 = 12 機(jī)座底凸緣厚度 b2 2.5δ = 20 地腳螺釘直徑 df 0.036a + 12 = 20 地腳螺釘數(shù)目 n 因a<250，故取n = 4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 0.75df = 15，因螺栓為標(biāo)準(zhǔn)件，故取其直徑d1 = 16 機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 d2 (0.5～0.6)df = 10 聯(lián)接螺栓d2的間距 l 150～200，取其值為180 軸承端蓋螺釘直徑 d3 (0.4～0.5)df = 8 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3～0.4)df = 6 定位銷直徑 d (0.7～0.8)d2 = 8 df,d1,d2至外機(jī)壁距離 C1 26 df,d2至凸緣邊緣距離 C2 24 軸承旁凸臺半徑 R1 24 凸臺高度 h 8 外機(jī)壁至軸承座端面距離 l1 C1+C2+(8～12)=60 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ1 >1.2δ=10 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ2 >δ=10 機(jī)蓋，機(jī)座肋厚 m1,m m1 ≈0.85δ1 =7， m≈0.85δ=7 軸承蓋厚外徑 D1,D2 D1=120，D2=150。D1，D2分別為軸承6208，6212軸承蓋。 軸承端蓋凸緣厚度 t (1～1.2)d3 = 8 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s 120 畫得草圖及附屬零件的名稱和作用如下: 1 – 箱座：用于安裝傳動零件及其它附屬零件 2 – 箱蓋：用于安裝傳動零件及其它附屬零件 3 – 上、下箱聯(lián)接螺栓：將上、下箱聯(lián)結(jié)成一個整體 4 – 通氣孔：使箱體內(nèi)熱漲氣體自由逸出，達(dá)到箱體內(nèi)外氣壓相等，提高箱體有縫隙處的密封性能。 5 – 檢查孔蓋板：檢查孔用于檢查齒面接觸斑點(diǎn)和齒側(cè)間隙，了解嚙合情況，以及注入潤滑油。檢查孔蓋板用于防止污物進(jìn)入箱體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。 6 – 吊環(huán)螺釘：用于搬運(yùn)及拆卸機(jī)蓋。 7 – 定位銷：保證軸承座孔的安裝精度。 8 – 油標(biāo)尺：用來檢查油面高度，以保證有正常油量。 9 – 放油螺栓：用于排出污油，注油前用螺塞堵住。 10 – 平鍵：用于聯(lián)接其它傳動機(jī)構(gòu)，如帶輪，聯(lián)軸器。 11 – 油封：防止?jié)櫥惋w濺出來。 12 – 齒輪軸：用于安裝傳動齒輪。 13 – 擋油盤：防止箱體內(nèi)潤滑油進(jìn)入軸承。 14 – 軸承：用于支撐齒輪軸。 15 – 軸承端蓋：防止軸承潤滑脂泄漏及污物進(jìn)入軸承。 17 – 齒輪：用于傳遞運(yùn)動和動力。 18 - 軸套：用于定位軸承。 箱體設(shè)計尺寸及構(gòu)造見減速箱裝配圖。 十、鍵連接的選擇 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 1．電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的鍵連結(jié) 1）選取平鍵尺寸 因所選擇電動機(jī)的型號為Y132M2-6，查機(jī)械設(shè)計手冊得知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸直徑為φ35mm，軸轂長度=80mm，故選擇A型普通平鍵，查表得知平鍵的剖面尺寸，寬度 =10mm，高 =8mm，取鍵長L=70mm。小帶輪上槽寬=10mm，槽深=3.3mm。 2）校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 查表得[σp]=50～60MPa。 由公式得鍵上應(yīng)力σp ==9.14MPa<[σp] 因σp在[σp]允許范圍內(nèi)，故校核后平鍵的強(qiáng)度符合要求。 2．高速齒輪軸上的鍵連結(jié) 帶輪鍵連結(jié) 1）選擇平鍵尺寸 選擇A型普通平鍵，根據(jù)軸帶輪處直徑d=30mm，查表得知平鍵的剖面尺寸，寬度 =10mm，高 =8mm，因裝齒輪軸段長L=40mm，在軸上深度為5mm,槽寬為mm。 2）校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 大帶輪使用鑄鐵制造，查表得[σp]=50～60MPa。 由公式得鍵上應(yīng)力σp ==49.5 因σp在[σp]允許范圍內(nèi)，故校核后平鍵的強(qiáng)度符合要求。 3．低速齒輪軸上的鍵連結(jié) 齒輪鍵連結(jié) 1）選擇平鍵尺寸 選擇A型普通平鍵，根據(jù)軸齒輪處直徑d=70mm，查表得知平鍵的剖面尺寸，寬度 =18mm，高 =11mm，因裝齒輪軸段長L=66mm，取鍵長為60mm。 2）校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 齒輪使用鋼材料，查表得[σp]=100～120MPa。 由公式得鍵上應(yīng)力σp ==73.2 因σp在[σp]允許范圍內(nèi)，故校核后平鍵的強(qiáng)度符合要求。 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第163頁表10-6 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第165頁表10-7 十一、滾動軸承的設(shè)計計算 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 1．高速齒輪軸滾動軸承設(shè)計 因此軸承主要受徑向載荷，根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承。 軸承應(yīng)有的徑向基本額定動載荷 查表得上式中ft =1,fd =1.1。所以 =5466.7N。 已選6208軸承，其Cr =18000N>5466.7N，故所選軸承符合要求。 2．低速齒輪軸滾動軸承設(shè)計 因此軸承主要受徑向載荷，根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承。 軸承應(yīng)有的徑向基本額定動載荷 查表得上式中ft =1,fd =1.1。所以 =2950.05N。 已選6212軸承，其Cr =32800N>2950.05N，故所選軸承符合要求。 所查表為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第179頁表11-6，11-7，因選用球軸承，ε取3，據(jù)工作要求使用壽命Lh’=53658=14600,取15000 十二、潤滑與密封 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 1．潤滑設(shè)計 由于前面計算得齒輪圓周速度v < 12 m/s,所以齒輪采用潤滑油潤滑，將大齒輪浸入油池中進(jìn)行潤滑,深度不少于10mm.軸承采用潤滑脂人工加脂潤滑。 在減速器箱體內(nèi)裝有一定量的潤滑油（查GB/T 5903-1995潤滑油選用68號潤滑油），齒輪一部分浸入油中，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時，潤滑油被濺起，散落到其他零件上進(jìn)行潤滑。 在進(jìn)行減速器組裝時，在軸承端蓋凹槽內(nèi)裝入一定量潤滑脂（查GB/T 492-1989潤滑脂選用3號鈉基潤滑脂），當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生熱量使?jié)櫥F入度變大，使?jié)櫥M(jìn)入到軸承滾球進(jìn)行潤滑。 2．密封設(shè)計 因減速器箱采用分體式箱體，從軸水平中心面處分為上、下箱體兩部分，為防止灰塵進(jìn)入箱體及防止箱體內(nèi)潤滑油被旋轉(zhuǎn)齒輪甩出，在組裝減速器時應(yīng)在上、下箱體間涂上一層水玻璃或密封膠進(jìn)行密封。在下箱體下部的放油螺栓及油標(biāo)處應(yīng)墊上橡膠墊圈，防止?jié)櫥托孤?。通氣孔及小蓋處應(yīng)墊上紙質(zhì)墊片，起到一定密封作用，防止灰塵進(jìn)入。 由于在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝毛氈密封氈圈，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。 所查標(biāo)準(zhǔn)來自機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第7～8頁 十三、軸聯(lián)器的選擇 設(shè)計說明及數(shù)據(jù)計算 備 注 1．聯(lián)軸器類型選擇 由于機(jī)組傳遞功率較小，單向運(yùn)傳載荷不大，空載啟動，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)較為簡單，為便于提高其制造和安裝精度，使其軸線偏移量較小，故選用凸緣式聯(lián)軸器，制造材料使用碳鋼。 2．聯(lián)軸器的載荷計算 Nm 3．聯(lián)軸器型號選擇 根據(jù)Tca，d =50mm,n =384r/min等條件，查機(jī)械設(shè)計手冊GB/T 5843-1986選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩[T]=5300Nm，許用轉(zhuǎn)速[n]=5300r/min，軸孔直徑為50mm，符合要求。 其中KA為工況系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第216頁表14-1，取KA=1.5 十四、設(shè)計小結(jié) 本次機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，是我進(jìn)如大學(xué)里來同時也是有史以來的第一次較全面的設(shè)計能力訓(xùn)練，通過這次訓(xùn)練，我對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)知識及工程力學(xué)、互換性與測量技術(shù)、機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、機(jī)械工程材料專業(yè)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系有了一個較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識，同時也加深了對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，將原來看來比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)為具體化.這次課程設(shè)計初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計思想，鍛練了我綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計和相關(guān)課程的理論，結(jié)合和生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)機(jī)械設(shè)計方面的知識。 通過制訂設(shè)計方案，合理選擇傳動機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動裝置和簡單機(jī)械的設(shè)計過程和方法，對如計算、繪圖、熟練和運(yùn)用設(shè)計資料（包括手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練。 因?yàn)楸菊n程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)我們具有基本機(jī)械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此通過課程設(shè)計的實(shí)踐，使我了解到機(jī)械設(shè)計的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序，掌握了機(jī)械零件常用的設(shè)計準(zhǔn)則。針對課程設(shè)計中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識面，培養(yǎng)了我們在機(jī)械工業(yè)方面的興趣及實(shí)際動手能力，對將來我在機(jī)械方面的發(fā)展起了一個重要的作用。本次課程設(shè)計是我對所學(xué)知識運(yùn)用的一次嘗試，是我在機(jī)械知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。 本次課程設(shè)計，由于是第一次設(shè)計,我除了自己動手做之外,還借鑒了別人的作品,和同學(xué)們相互討論了一些不明白之處,但我還是獨(dú)立完成了自己的設(shè)計任務(wù)，通過這次設(shè)計，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學(xué)知識的鞏固。在設(shè)計中，通過老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計思想、設(shè)計方法和設(shè)計技能等方面都得到了良好的訓(xùn)練。 附錄(參考文獻(xiàn)資料) [1] 劉江南，郭克希主編. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ). 湖南：湖南大學(xué)出版社，2005 [2] 龔溎義主編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書（第2版）. 北京：高等教育出版社，1990 [3] 大連理工大學(xué)主編. 機(jī)械制圖（第五版）. 北京：高等教育出版社，2003 [4] 劉志儒，劉吉兆主編. 解讀視圖. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [5] 龔溎義主編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊（第3版）. 北京：高等教育出版社，1989 [6] 司乃鈞，許德珠主編. 熱加工工藝基礎(chǔ)（第2版）. 北京：高等教育出版社，2001 [7] 司乃鈞主編. 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)（第2版）. 北京：高等教育出版社，2001 [8] 徐學(xué)林主編. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ). 湖南：湖南大學(xué)出版社，2005 [9] 陳位宮主編. 工程力學(xué). 北京：高等教育出版社，2000 [10] 機(jī)械設(shè)計手冊（軟件版）R2.0. 北京，機(jī)械工業(yè)出版社